高电压设备绝缘老化及其状态检修技术探讨

刘成宝

摘要：电力的广泛应用为生活和工作带来更多的便捷，但在长时间应用过程中，高电压设备同样会产生绝缘老化的情况，应对其进行有效检修。该文就高电压设备绝缘老化及其状态检修技术进行探究，简述设备绝缘老化的类型，并对其具体的检修技术进行研究和分析，在此基础上，对设备检修技术的未来发展进行简单思考，旨在为相关工作人员提供几点参考意见。

关键词：高电压设备绝缘老化检修故障检修检测与监测技术

中图分类号：TM855 文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）06（b）-0000-00

我国地理面积较为广泛，在配置高电压输电设备时，受到环境因素影响，不同区域设备发生绝缘老化的概率不同，同时高电压设备发生绝缘老化故障后，会带来较大的安全隐患，造成资产损失和人员安全问题。因此，应及时进行检修甚至更换。相关工作人员应结合高电压设备的实际情况，选择恰当的方式进行合理检修，提早发现问题，并避免过度检修，保障高电压设备安全、可靠、经济地运行。

1高电压设备绝缘老化的危害和类型

1.1危害

正常情况下，高压设备长期高负荷、恶劣环境下运行，具有特殊的危害性。主要包括人身安全隐患、资产经济损失等。为保障安全性，在安装和管理高电压设备的过程中，一方面，应加强绝缘保护，另一方面，应保持安全距离。在长时间运行的过程中，高电压设备可能存在绝缘老化的情况，老化后的绝缘层无法有效对高压电起到良好的绝缘效果，可能造成绝缘击穿、设备故障、通电故障以及放电故障的情况，不仅对电力运行和控制产生影响，同时还会对人员的生命安全产生较大威胁[1]。

1.2分类

1.2.1贯穿性绝缘故障

在对高电压设备进行绝缘老化检测时，其电击穿强度是设备绝缘材料老化的重要指标。在设备老化的过程中，绝缘的耐受电压达到临界值后发生击穿和局部放电的情况，该处的绝缘材料被击穿后，整体高电压设备的绝缘情况受到严重不良影响，进而使绝缘失效范围逐渐增大，使放电现象更加严重，使危险也在不断提升。

1.2.2电、热老化故障

电老化是由于绝缘材料质量出现故障，其绝缘性能降低，逐渐失去绝缘作用，绝缘材料功能和使用寿命迅速缩短。在绝缘层导电能力逐步提高后，引发热击穿情况，进而造成较为严重的故障影响。

热老化故障是由于高电压设备在运行过程中产生大量热，未实现有效扩散降温，绝缘材料长期处于高温状态下，其寿命和功能性不断下降，从而造成热老化情况。在发生电老化和热老化后，均会造成局部的放电和击穿，产生较为严重的危险隐患。

1.2.3多应力联合老化故障

高电压设备老化的根本原因之一是绝缘材料受到内部和外部等因素的影响，整体结构无法抵抗运行过程中产生的应力，从而产生损坏，产生老化故障的情况。在高电压设备中，金属材料受到运行中热量的影响，膨胀系数增大，同时与高电压设备运行过程中的震动情况进行结合，造成多应力联合情况，对绝缘材料的结构产生较大压力。在该环境中长时间运行，其老化速度逐渐加快，最终形成击穿故障，进而降低对应力的抵抗效果，使高电压设备绝缘寿命不断降低[2]。

1.3状态检修的必要性

传统检修方式是通过对电力设备进行定期或不定期检测，实现对故障的预防和检修恢复，然而这种检修方式随着电力设备的快速增长，耗费的人力、物力越来越大，不符合社会的发展需求。应用状态检修方式，针对电力设备故障早期产生的局部放电进行检测与监测，并对高压局部放电进行模型化试验处理，如图1所示，达到检测与分析诊断相结合的效果。了解实际绝缘老化的部位及其变化情况，坚持“及早察觉、及时处理”以及“防患于未然”，降低绝缘故障带来的不良影响。

2高电压设备绝缘状态检测技术

2.1传统离线检测技术及其优缺点

2.1.1脉冲电流法检测

当绝缘介质的局部存在缺陷时，工频高压激励下，在缺陷部位的电场强度会出现畸变。当畸变的电场强度高于缺陷部位的耐受场强时，就会形成局部击穿的情况，产生短时高频的脉冲电流，那么检测阻抗端就会形成可用于测量的波形。通过测量电流的强度以及统计相位分布的规律来进行分析和判断，可以掌握绝缘的变化情况。使用专用设备对电流行波信号进行采集、统计和分析，利用高频行波在不连续处的反射变化情况进行计算，就开得到故障位置和故障情况[3]。具体见图2。

脉冲电流检测分析技术的应用较为准确，但在测试过程中，应对系统和宽带进行调整，使其适合脉冲速度和特点，否则测量也会受到影响，产生信号误差情况。

2.2.1电磁波检测

在使用电磁波进行检测的过程中，主要利用电磁波传播距离远、频带宽而高，检测灵敏度高的特点，使其在对高电压设备故障情况检测时更加深入且全面。在高压设备绝缘产生局部放电现象时，会伴随电磁波发射的现象，可以利用全向或者定向天线收集空间电磁波并进行检测。利用分时扫频，可以捕获电磁能量聚集的频段信号。再利用频谱特征和多通道时域时差参数，对该处信号进行深度的分析，明确是否为高电压设备绝缘故障。在应用过程中，电磁波可能会受到周围环境影响，信噪比是解决问题的关键。

2.2.2暂态地电压检测

暂态地电压检测技术是一种新型的检测方法。在高电压设备出现局部放电时，其产生不同方向的脉冲电流，电流传输过程中产生电磁波，其穿过设备的外部箱体时，会产生暂态电压，暂态电压随着设备外箱流向地下，因此被称为暂态地电压。对该电压进行检测，记录电磁波脉冲经过箱体的时间，通过计算来识别故障的具体位置。在结构比较复杂的设备上，电磁波存在多次反射后可能检测精度造成影响。

2.2.3超声在线检测

在绝缘发生局部击穿时，会伴随介质振动的现象發生。由于超声频段能量较为集中，通过使用专门设备，利用超声波的定向性来对高电压设备放电情况进行检测，可以很好地指示局放发生的位置。在接收超声波信号的同时时，可以利用外差技术将超声波信号转化为音频信号，同时，在显示器上展示出其强度，进而便于测量人员评估设备的实际运行情况。在高电压设备发生放电时，超声波能够快速的确定放电源头。此方法能够进行在线监测，对高电压设备无损耗，整体控制和识别效果较为良好。但在实际应用过程中，信号衰减严重，容易被环境中的较大幅值的声波淹没，滤波和模式识别尤为重要。FDB12A2B-77C8-4C0C-8E5C-661A959BDDB8

2.2.4 UHF在线监测

UHF在线监测技术应用过程中，主要利用UHF传感器和采集单元IDE以及数据处理服务器构成。在应用过程中，通过特高频传感器，对局部放电过程中特定频段（300～1500MHz）电磁波无线信号进行识别，并将其转化为电信号，利用服务分析系统进行信号分析，进而实现对局部放电情况的检测和识别。该技术在应用过程中具有抗干扰能力强，对空气电晕干扰不敏感以及故障识别效率高等优势，但受到技术影响，对弹垫、粉尘等造成的故障无法识别，存在一定误差[4]。

3高电压设备状态检测技术进一步推进的探讨

3.1机械振动检测技术分析

高电压设备工作时，由于电动力和磁致伸缩等因素影响下同时会存在相对均匀的振动。使用检测设备对其振动情况进行检测，在存在绝缘缺陷而存在局部放电时，由于放电的不规则性，会对本体振动的强弱产生影响，使振动存在一定的特异性，对机械状态的特异性进行分析，就能够了解局放的情况，从而使局放检测技术得到有效提升。

3.2红外波成像技术在局放检测领域的应用

红外成像技术是一种新型的高科技手段，通过检测红外波段的电磁波，对局部放电情况进行识别和检测，通过探测仪对比局放位置与正常区域红外线差，红外线到达集成光敏元件，通过数据处理，形成有颜色的图片来显示温度分布，从而获得红外热像图，便于检测人员对设备局放位置和故障规模等进行识别和分析。红外成像技术，在图像化方面使得现代化局放检测手段得到了有效的扩展。

3.3声学检测设备在局放检测中的应用

声学成像技术，主要利用在空间中声波变化情况，识别集群通道上超声信号相位差异，进一步数据处理进行声源确定。在高电压设备局部放电中，电流与空气接触产生微小声音，此类设备进行多通道接收，利用相控阵原理进行分析，确定声源的幅值，了解放电情况，同时确定放电位置。通过声学网格化强度图和可视场景的结合，使现代化高电压设备局放检测技术更加丰富[5]，如图3所示。

3.4雷达成像技术在电力领域具备应用前景的探讨

雷达成像技术是电力场景正在研究技术之一，利用天线阵，可以实現多路并行的被动电磁波接收，利用天线阵方向性调节，进而对来波方位进行锁定，准确定位局放的发生位置。同时，波束方向性优良，受到环境影响小，在实际的应用过程中，能够对极细微的变化进行识别[6]。结合可视摄像的视频形成的环境图像和定位图像的叠加，能够更加直观地对变电站中高电压设备运行情况进行大面积扫描和巡检，有效提高检测的效率和准确性，具有非常广阔的应用前景。

4结语

综上所述，高电压设备绝缘故障放电具有较大的危险性和破坏性，相关检修人员应加强对设备检修的重视，通过不同的技术提高检测的精准度，利用局部放电阶段的数据提前评估绝缘的实际情况，防微杜渐、避免过度检修，同时不断发掘新型检测技术在此领域的应用，从更多维度上对状态检修技术进行扩充，从而提高检测分析的可信度，优化检修人员的检修管理方式，保障设备安全可靠、经济地运行。

参考文献

[1] 杨鹏.高压电气设备的维护对策分析[J].电子技术，2021，50（7）：266-267.

[2] 孙冲.高电压计量装置现场检测技术研究及一体化检测设备研制[J].河北电力技术，2018，37（4）：2.

[3] 李建伟.高压电气设备在线监测及状态检修技术研究[J].房地产导刊，2019（9）：156.

[4] 杨爱新.电力电气设备的状态检修技术研究[J].中国战略新兴产业，2019（4）：233.

[5] 刘东超，林语，原辉，等.灰度纹理与油气特征融合的油纸绝缘老化状态评估[J].中国电力，2020，53（12）：159-166，197.

[6] 雷亮，许晓晨.高电压绝缘技术的应用与研究[J].山东工业技术，2018（23）：184.FDB12A2B-77C8-4C0C-8E5C-661A959BDDB8